登陆注册
2844400000013

第13章 高新材料技术(4)

短短十几年,仅美国研究和开发的砷化镓产品已逾千种。根据90年代末国际砷化镓集成电路会议的预测,砷化镓集成电路的市场销售额将每年翻一番,形成数十亿美元的规模。砷化镓及其代表的Ⅲ一Ⅳ族化合物半导体家族均身怀绝技,有待于进一步开发。

为人类造福的生物医学材料

当一个人发生骨折时,医生要用石膏为他固定患处;而患了龃齿时,则要用光固性高分子修补材料补上龃洞;而进行X光透视时所服用的钡餐,对很多人而言也不陌生。这些材料都是生物医学材料,又称生物材料,是用以和生物系统结合,以诊断、治疗或替换机体中的组织、器官或增进其功能。

生物医学材料有很多种类,它可以是天然产物,也可以是合成材料,或者是它们的结合,还可用有生命力的活体细胞或天然组织与无生命的材料结合而成混杂材料。生物医学材料不同于药物,其主要治疗目的不必要通过体内的化学反应或新陈代谢来实现,但是可以起到药理作用,甚至起药理活性物质的作用。与生物物质直接结合是生物医学材料最基本的特性,如直接进入人体的植入材料,人工心肺、肝、肾等体外辅助装置中与血液直接接触的材料等。除应满足一定的物理化学性质要求外,生物医学材料还必须满足生物学性能要求,即生物相容性要求,这是区别于其他功能材料的最重要特征。

生物医学材料按照组成和性质分为医用金属和合金、医用高分子材料、生物陶瓷以及它们结合而成的生物医学复合材料。经过处理的天然组织,由于其来源特殊,另成一类生物衍生材料。根据在生物环境中发生的生物化学反应水平,可分为近于惰性的、生物活性的以及可生物降解和吸收的材料。还可根据临床用途,分为骨、关节、肌腱等骨骼——肌肉系统修复和替换材料;皮肤、乳房、食道、呼吸道、膀胱等软组织材料;人工心瓣膜、血管、心血管内插管等医用膜材料;组织粘合剂和缝线材料;药物释放载体材料;临床诊断及生物传感器材料及齿科材料等。生物医学材料事关人们健康,生产和使用都必须遵守国际标准化组织或中国国家标准,严格地进行安全性、可靠性评价并认可之后,才能投入使用。

防低频噪音的合成材料

研究证明,诸如直升机旋翼叶片发出的嗡嗡的低频噪音不只令人烦燥,还能使人的血压增高,加快疲劳。

承担为直升机机组人员研制听力防护装置的美国海军科学家们发现,市场上现有的材料中没有一种材料能够充分阻隔噪音,因此他们发明了一项新技术。海军航空航天医学研究实验室科学和技术负责人、海军上尉鲍勃·海因说,他们已经获得专利权的这项技术表现出非常广阔的应用前景,除了能用它制造保护耳朵的耳套,商家还纷纷希望把这项技术应用于家用电器、汽车、飞机、太空飞船、船只以及建筑物等行业。

彭萨科拉海军航空站实验室负责人、声学博士格里·托马斯说:“这不只是一种材料,而是一项技术。迄今为止,我们应用这项技术制造的每一种材料都获得了成功。”

测试结果表明,根据不同的应用对象,这项技术可以把声音的阻隔能力提高50%至100%。厚0.6厘米的这种新型合成材料的声音阻隔效果相当于厚1英尺的混凝土。

托马斯和另一位发明人比尔·库什曼博士根据基础物理学原理研究成功了这种噪音阻隔材料。声波在不同材料交汇的地方失去能量,但是这样的薄片层无法用于制造耳套。

托马斯说:“我们想知道,是否能用非常小的非常不同的粒子阻隔噪音,因为声音需要分子碰撞才能行进。”

试验结果是肯定的,但是他们做了41次试验才找到高阻抗和低阻抗粒子的正确比例。托马斯说:“这个比例非常独特,如果出现百分之几的偏差,就会失去阻隔噪音的效果。”

为了在诸如飞机制造等高强度合成材料领域应用这项技术,该实验室还向佛罗里达大学和佛罗里达农业和机械大学求助。托马斯说,一家化学公司希望试验用这种材料制造凯夫拉尔等纤维。

库什曼还同马里兰州罗克维尔智能自动设备公司的研究人员合作,研制一种供海军士兵在嘈杂环境中使用的头盔。这种头盔由阻隔噪音的耳套和通过数字形式消除背景噪音的麦克风组成。

托马斯说,彭萨科拉海军实验室已经投入近200万美元开发这项技术,如果他们开发的薄片材料获得成功,投入的资金可以在几个月内通过向生产商收取特许使用费的方式收回。

应用前景广阔的新一代磁性材料

磁性材料史迹悠久,可追溯到我国战国时代发明的指南针,进入20世纪。磁性材料发展十分迅速。根据磁性材料性能特点可概括为:硬磁材料(或永磁材料)、软磁材料和磁光材料等。其中永磁材料特别引人注目。

永磁材料系材料经磁化后,不再需要从外部供电即产生磁场的材料,故亦称永磁体。永久磁材料可分为三大类:一是铝镍钻永磁材料;二是铁氧体永磁;三是稀土永磁材料。稀土永磁材料在永磁材料王国中占有特别重要的地位,其开发速度十分惊人,第一代稀土永磁如钐钴合金开发于20世纪60年代,70年代开发出第二代稀土永磁材料,到80年代,钕铁硼的开发应用可称第三代稀土永磁。可见,平均10年就有一代稀土永磁开发出来。

钕铁硼的诞生称得上是永磁材料发展史上的一大飞跃,它的价格较低,磁性能优越,密度小,最大磁能积高(400KJ/m3)。近来通过添加其他组系,如Co、Ni、Mo等可改善其耐蚀性和温度稳定性及提高矫顽力,可扩大钕铁硼的应用范围。钕铁硼永磁材料在工业上主要用于电机制造,突出的性能优势是体积小、重量轻、比功率大、效率高。钕铁硼永磁的另一重大贡献是做为医用核磁共振成像仪的核心部位。此外还可用做电声器件中的传声器、高频扬声器和立体声耳机以及磁硫体密封器、磁水等等。

我国是世界上稀土最丰富的国家,研制成功的高温度和低温度系数的新型钕铁硼永磁材料,各种性能优于国外产品,尤其是具有更低的温度系数,成本低于国外5%,占有一定的国外市场。当今国内外正在向第四代稀土永磁材料开发进军,即开发稀土铁氮系和稀土铁过渡金属系(RFeM)等性能更好、更经济的新一代稀土永磁材料。

20世纪兴起的高性能金属材料还有高强度核铝锂合金、超细颗粒金属材料等,在高技术革命中占有重要地位,并具有广阔滋长的应用前景。

打不碎的陶瓷基复合材料

由纤维增强陶瓷的陶瓷基复合材料既可保留陶瓷材料耐高温、高硬高强和耐磨蚀的性能,同时又克服了陶瓷的脆性,陶瓷基复合材料可满足1200℃~1900℃的使用条件。人造地球卫星、载人宇宙飞船等的发射成功,取决于称为“烧蚀材料”的陶瓷基复合材料,当宇宙飞行器从外层空间返回地球时,稠密的大气层是它的必经之地,高速的飞行速度使飞行器和空气之间产生强烈的摩擦,由此而放出的热量瞬间可高达8000℃~10000℃,“烧蚀材料”此时吸收大量的热烧掉自己的一部分,与些同时使周围的温度降低,以保证飞行器本体安然无恙。

陶瓷基复合材料除了用于航空航天部件,还可用于滑动构件、发动机部件和刀件具等。法国用长纤维增强碳化硅复合材料作为超高速列车的制动机,其优异的摩擦磨损特性是传统制动件无法相比的。

陶瓷基复合材料以优异的耐高温和耐磨损性能取胜于其他复合材料,但由于价格昂贵使其应用受到一定限制。

先进复合材料为航天航空事业做出了重大贡献,最新研究结果表明,在某些特种飞机上先进复合材料用量已占50%以上,美国最新生产的具有隐身功能的轰炸机B-2,其机体的结构材料几乎全是复合材料。当今先进复合材料已广泛扩展到其他领域,如用复合材料制成的箭,其箭杆重量减轻4%,命中率也大大提高。在汽车工业领域,用先进复合材料制成的制件代替同样性能的钢制件,可减重70%左右,而且在工艺上可一次成型,可用来制造汽车车体、受力构件、发动机架和内部构件。先进复合材料在化工、纺织业、医疗和精密仪器等领域也发挥着不可估量的作用。

先进复合材料的研究十分活跃,发展趋向有以下特点:由宏观复合向微观复合发展;由增强性的双元混杂向超混杂复合发展;由结构复合向多功能复合发展。复合材料除具有力学性能外,还有其他如电、磁、光等性能。

同类推荐
  • 世界各地神秘事件

    世界各地神秘事件

    UFO出没、”死亡之海“翻腾、飞机坠毁、海岛怪湖杀人……一件又一件的神秘离奇事件,究竟是天然形成还是人为祸乱呢?
  • 自然常识速读(速读直通车)

    自然常识速读(速读直通车)

    我们所经历的最美妙的事情就是神秘,它是我们人类的主要情感,是真正的艺术和科学的起源。所以,从某种意义上来说,科学就是对自然界不断探索、不断解密的过程。而我们人类社会就是在不断探索和破解未知世界的过程中前进的。随着科技发展到现在,我们的认知也越来越广泛。
  • 节约用水科普读本

    节约用水科普读本

    水是生命之源、生产之要、生态之基。节约水资源是促进经济社会持续健康发展的必然要求,是保护水生态环境的根本之策,是建设美丽家园的重要途径。
  • 中国人一定要知道的科学常识

    中国人一定要知道的科学常识

    自然科学的发展是一个社会进步的标志。本书从科技、交通、地理、生物、天文等方面,详细介绍了我们日常生活中不可不知的科学小常识,使您在日常生活中可以更好地运用科学知识去指导工作、安排生活,避免发生一些意想不到的麻烦,以提高生活质量。
热门推荐
  • 佛解人生

    佛解人生

    本书是梁启超撰写的研究佛教在中国发展兴衰的经典之作,从史学角度来阐述对中国佛教兴衰流变的看法,以及佛法之于人生的意义。是梁启超佛学研究不可多得的代表作之一
  • 夜·色

    夜·色

    但当他再次拨通骆红的手机号码的时候,算不上朋友,刘春正在把骆红的遗体送往火葬场的路上……   一个陌生的城市,但他们互相帮助,谈不上爱情,两个孤单的身影,但他们互诉衷肠。两个孤独的心灵惺惺相惜,明明听见了曾经熟悉的声音。一个历尽沧桑的火葬工和一个风尘女子偶然相遇,人死后是否有灵魂存在?刘春没法回答这个问题。而此时此刻,直到其中的一方被冷漠的城市埋葬。和无数脆弱的灵魂
  • 穿越之庶妃大翻身

    穿越之庶妃大翻身

    前世的她被人背叛,重生来到了古代。却被逼代姐出嫁。这个男人在迎娶她的同时,下令诛灭她家九族。于是在这个前门办婚事,后门办丧事的府中,她被人抬上轿,成为了这个暴君的弃妃。
  • 宫妃策:无敌皇后

    宫妃策:无敌皇后

    她只是一个小小护士,为什么老天如此捉弄,将她带到异世,为了生存代人入宫,并且卷入宫廷的斗争之中。在钩心斗角的皇宫中,她又该何去何从,又该如何保住自己犹如蝼蚁般的性命呢?又如何运用她现代人的智慧与医学知识为自己谋得一丝生机?她假扮太监潜伏宫中,为的就是有朝一日能逃出皇宫。可是就在她做了许多努力之后,她意识到自己喜欢上了皇帝。此时的她该如何抉择?是挥剑斩情丝?还是留在宫中?最终她选择了自由,于是她布下金蝉脱壳计逃离宫中!他一个高高在上的皇上,为了救她而身中剧毒,为的只是让她跟他回去。她答应了他,因为她的命是他的,她的情,她的爱,也早已给了他。重新回宫,那便意味着要重新与皇后,皇太后**。她认定了自己是慕容宛儿,只有这样才有生机。恢复女儿身的她又该如何面对后宫残忍的争斗,又该如何保住自己,保住自己在宫中的亲人?满心憧憬爱情的她却受到了最大的伤害,她最爱的人却是伤她最重的人。她生无所恋,喝下皇太后赐下的毒酒,可是却发现珠胎暗结。胡太医冒死将她救出,她也发誓不再进宫。可是他却放下江山去寻她,并多次以命相救。她已死的心又再复燃。为了追逐爱情她第三次入宫,此次的她该如何对抗后宫之主的皇太后以及皇后。又是如何保住他的孩儿?欲知详情,请进入董小宛的世界,与她一起分享喜怒哀乐!
  • 嫡女棣王妃

    嫡女棣王妃

    “姨娘,夫人似乎断气了~”“哼!这么一碗药都下去了,难道她还能活着不成?”“那这······”一个年纪稍长的人朝着这位称作姨娘的人示意了一下自己手中的婴儿,似乎有些犹豫,“这好歹是个男孩,现在夫人已经死了,如果姨娘把他占为己有,然后得了这府中的中馈······”“嬷嬷?!”女子也不等她的话说完,就打断了她,“你记住了,我恨死了这个女人,她的儿子,只能随着她去,我就是以后自己生不出儿子,抱养别人的,也不会要她的。把他给我扔马桶里面溺了,对外就说一出生就死了!”猩红的嘴唇,吐出来的话却是格外的渗人。嬷嬷还想说什么,动了动嘴,却是一句话也没有说,转身朝着后面放着马桶的地方走去。却是没有发现旁边地上一个穿着有些破旧的衣服的小女孩此刻正瞪大了眼睛看着她们两。这是什么情况?自己不是被炸死了吗?怎么会······于此同时,脑中不断有记忆闪现出来,她们是自己的母亲和刚出生的弟弟啊?!不行,先救人。转头看见旁边谁绣花留下的针线跟剪刀,想到自己前世的身手,拿起一根绣花针就朝着那个嬷嬷飞了过去,却在半路上掉落下来,暗骂一声,这人是什么破身体。却引得那两个人听见动静看了过来。女人阴狠的盯着她,“你居然没有死?”微微眯起眼睛,自己的前身也是被她们弄死的了,看样子她们谁也不会放过,抓起旁边的剪刀就冲了过去。随着几声惨叫声,从此以后,府中府外都传遍了她的“美名”——凤家大小姐心肠歹毒,刺伤了府中无数的人,宛如一个疯子。
  • 李萍啊

    李萍啊

    叶勐,河北省作协会员。作品见于《人民文学》《芙蓉》等期刊。小说《老正是条狗》入选《2005年短篇小说年选》。《亡命之徒》电影改编。《塞车》被译成英文。《为什么要把小说写得这么好》获2008年度河北十佳优秀作品奖。现为河北省文学院签约作家。
  • 香味女人

    香味女人

    气息,发于内,传于外。仿佛一个人心灵的密语。而女人却又偏偏嗜好芳香,偏爱身处于外界的香氛气息中,内外相融,便契合了。香味女人的故事,都是心情的陈述,因为私密,因为平淡,因为各自的历练,便有着各自的不同气味。闻香识女人,便也是如此吧。
  • 血腥的盛唐6:藩镇割据,隐患爆发

    血腥的盛唐6:藩镇割据,隐患爆发

    在最鼎盛时期,唐朝经济GDP高达世界总量的六成,领土面积是当今中国的两倍,300多个国家的人们怀着崇敬之心,涌入长安朝圣,2300多名诗人创造了无法逾越的文化盛世;然而事实上,如此繁荣的景象只持续了不到整个朝代一半的时间,大唐王朝的最后近百年间,连年内战,四处硝烟,黄河流域尸横遍野,千里无鸡鸣,万里无狗吠,落日的余辉下,是一望无际的地狱之国。翻开本书,中国历史上最著名的主角们:李渊、李世民、武则天、杨贵妃、唐明皇、李白、安禄山、黄巢……帝王将相,轮番上阵,诗人草寇,粉墨登场,紧锣密鼓,不容喘息,连演数场好戏:一场比一场令人血脉贲张!一场比一场起伏跌宕!一场比一场充满血腥和阴谋!
  • 林肯传(语文新课标课外必读第九辑)

    林肯传(语文新课标课外必读第九辑)

    国家教育部颁布了最新《语文课程标准》,统称新课标,对中、小学语文教学指定了阅读书目,对阅读的数量、内容、质量以及速度都提出了明确的要求,这对于提高学生的阅读能力,培养语文素养,陶冶情操,促进学生终身学习和终身可持续发展,对于提高广大人民的文学素养具有极大的意义。
  • 俊男风云榜:枭女教师

    俊男风云榜:枭女教师

    好消息,好消息,此文半价促销啦------------------------------------------------------------------------她,是美国king集团的首席总裁。她,是称霸黑道的冷情枭女。她因一时善心大发,摇身一变,变成书香世家的大小姐和已婚妇女,也顺应时事,从一个王者变身成为一个平民老师。【片段一】总裁老公用没有温度的目光望向某女,冷漠的说道:“她回来了。”“哦,那怎样?”某女漠然的问道。“离婚!”男子毫不犹豫的说出自己心里的话。“行,那妈问我们离婚理由呢”某女突然想到。“你的回头率太高”得,这小子原来是害怕自己给他带绿帽子。(这是一本不伦不类的女强文,这是作者第一次写书,写的不可能尽善尽美,这本书是我一辈子的痛,也把它当做了一个教训,所以读者请小心进入,小心收藏)小心勿进。【推荐好友文】《狂妃食夫》《废後欺君》《王爷要出逃》《妖孽十三夫》《废妾惹桃花》